Introdução ao TPU

Elastômero de poliuretano termoplástico abreviado como TPU, também conhecido como termoplástico PU, é um copolímero de bloco linear composto de segmento macio de poliol oligômero e segmento rígido extensor de cadeia de diisocianato.

A molécula de TPU contém grupos -NH-COO-, muitas de suas características dependem do tipo de dióis de cadeia longa, sua dureza com segmentos duros para fazer a proporção para ajustar seu envelhecimento à luz pode ser adicionada para melhorar o estabilizador de luz, mas também depende se o isocianato é aromático ou alifático.

Diferença entre alifático e aromático

Isocianatos aromáticos são usados ​​onde não se importam com a descoloração oxidativa pela luz UV. Os revestimentos de poliuretano preparados a partir de poliisocianatos aromáticos são suscetíveis à oxidação e, portanto, têm maior probabilidade de se degradarem sob a luz solar direta.

Em contraste, os isocianatos alifáticos são usados ​​principalmente para fazer revestimentos estabilizados à luz. Esses produtos são usados ​​onde a estabilização à luz ultravioleta ou à luz solar é definitivamente necessária, como em vernizes automotivos e muitas formulações à base de água.

Isocianatos alifáticos

Os poliisocianatos alifáticos fornecem revestimentos de poliuretano com excelente resistência química e boa resistência ao envelhecimento. Devido à ausência de grupos fenil, o uso de isocianatos alifáticos garante uma adesão duradoura sob condições adversas.

Isocianatos aromáticos

Em comparação com os derivados alifáticos, os derivados destes dois grupos de produtos tornam os revestimentos menos resistentes ao envelhecimento (amarelecimento) e menos resistentes a produtos químicos (especialmente menor resistência aos álcalis). Os poliisocianatos aromáticos são, portanto, utilizados principalmente em aplicações interiores (revestimentos de pisos, revestimentos de tanques, etc.) ou como primários. Mesmo os primers são cada vez menos usados ​​no setor automotivo porque o amarelecimento do primer afeta a cor do acabamento e causa descamação da camada intermediária.

Em geral, os poliisocianatos aromáticos não são usados ​​principalmente em revestimentos. Por exemplo, 80% dos produtos TDI são usados ​​para fazer espuma macia, enquanto 65% dos produtos MDI são usados ​​para fazer espuma dura.

Diferençases entre TPU tipo poliéter e TPU tipo poliéster

A seção macia do TPU pode usar uma variedade de poliálcoois, que podem ser amplamente categorizados em sistemas de poliéter e poliéster.

Tipo de poliéter (éter): alta resistência, resistência à hidrólise e alta resiliência, bom desempenho em baixas temperaturas.

Tipo poliéster (Éster): melhores propriedades de tração, propriedades de flexão, resistência ao desgaste e resistência a solventes e resistência a temperaturas mais altas.

As diferenças na suavidade das propriedades do material são as seguintes.

Resistência à tração - Poliéster Poliéter
Resistência ao rasgo - Poliéster Poliéter
Resistência à abrasão - Poliéster Poliéter
Resistência química - Poliéster Poliéter
Evaporação de umidade - Poliéster < Poliéter
Impacto de baixa temperatura - Poliéster

Transparência - Poliéster Poliéter
Resistência a bactérias - Poliéster

Seis diferenças

1. Produção de matérias-primas e diferenças de formulação

(1) As matérias-primas para a produção de TPU do tipo poliéter são principalmente 4-4'-difenilmetano diisocianato (MDI), politetrahidrofurano (PTMEG), 1,4-butanodiol (BDO), dos quais a quantidade de MDI é de cerca de 40 %, PTMEG representa cerca de 40%, BDO cerca de 20%.

(2) As matérias-primas de produção de TPU do tipo poliéster são principalmente 4-4'-difenilmetano diisocianato (MDI), 1,4-butanodiol (BDO), ácido adípico (AA), dos quais a quantidade de MDI é de cerca de 40% , AA é responsável por cerca de 35%, BDO é responsável por cerca de 25%.

2. Distribuição e influência da massa molecular

A distribuição relativa da massa molecular do poliéter segue a equação do acaso de Poisson, e a distribuição relativa da massa molecular é mais estreita; enquanto a distribuição relativa da massa molecular do poliéster diol obedece à distribuição aleatória de Flory, e a distribuição relativa da massa molecular é mais ampla.

O peso molecular do segmento macio afeta as propriedades mecânicas do poliuretano. De um modo geral, assumindo que o peso molecular do poliuretano é o mesmo, a resistência do poliuretano aumenta com o aumento do peso molecular do poliéster diol se o seu segmento macio for poliéster; a resistência do poliuretano diminui com o aumento do peso molecular do poliéter diol se seu segmento macio for poliéter, embora a taxa de alongamento aumente. Isso ocorre porque o próprio segmento macio do tipo poliéster é mais polar, o peso molecular é grande, a estrutura da alta regularidade, para melhorar a resistência do favorável, enquanto o segmento macio do poliéter é menos polar, se o peso molecular aumenta , o conteúdo relativo do segmento duro de poliuretano diminui, a força do declínio.

3. Comparação de propriedades mecânicas

Poliéter, poliéster e outros polióis oligoméricos constituem os segmentos moles. Os segmentos macios representam a maior parte do poliuretano, e as propriedades dos poliuretanos preparados a partir de diferentes polióis oligômeros e diisocianatos variam. Poliéster polar como um segmento macio do elastômero de poliuretano e espuma obtida pelas melhores propriedades mecânicas. Porque, poliéster feito de poliuretano contendo grupo éster polar, este tipo de poliuretano interno não apenas entre a seção dura pode formar ligações de hidrogênio, e a seção macia do grupo polar também pode fazer parte da seção dura do grupo polar para formar hidrogênio ligação, para que a fase dura possa ser distribuída mais uniformemente na fase mole, para desempenhar o papel de ponto de reticulação. À temperatura ambiente, certos poliésteres podem formar segmentos moles que cristalizam e afetam o desempenho do poliuretano. Os poliuretanos do tipo poliéster têm maior resistência, resistência ao óleo e estabilidade termo-oxidativa do que o tipo poliéter PPG, mas têm menor resistência à hidrólise do que o tipo poliéter.

4. Comparação de estabilidade hidrolítica

A resistência à hidrólise do poliéster éster tipo TPU é melhorada após proteção com carbodiimida. O tipo de éster de poliéter TPU e o tipo de poliéter TPU têm a melhor resistência à hidrólise em alta temperatura.

Os poliésteres são suscetíveis à fratura por moléculas de água, e o ácido gerado pela hidrólise catalisa a hidrólise adicional do poliéster. O tipo de poliéster tem certa influência nas propriedades físicas e na resistência à água dos elastômeros. Com o aumento do número de grupos metileno na matéria-prima do poliéster diol, a resistência à água dos elastômeros de poliuretano à base de poliéster produzidos aumenta. A resistência à água também é melhor com menor teor de grupo éster. Da mesma forma, a resistência à água dos elastômeros de poliuretano produzidos a partir de poliésteres sintetizados com ácidos dibásicos de cadeia longa é melhor do que a dos poliuretanos à base de poliéster com ácidos dibásicos de cadeia curta.

5. Comparação de resistência microbiana

Os TPUs macios do tipo poliéster podem ser atacados por microorganismos em contato prolongado com solo úmido, enquanto os TPUs macios ou rígidos do tipo poliéter, bem como os TPUs do tipo poliéter ou TPUs rígidos, geralmente não são atacados por microorganismos.

6. Comparação de preços

Os elastômeros de poliuretano de poliéter são muito mais caros que os elastômeros de poliuretano de poliéster, principalmente devido aos seguintes motivos:

(1) Os elastômeros de poliuretano poliéter têm boa resistência à hidrólise, resistência a baixas temperaturas e resistência à flexão.

â¡ A composição da seção macia do TPU de poliéter polióis e polióis de poliéster em comparação com a produção de matérias-primas, o preço é mais alto.

(iii) O processo de produção do poliéter poliol é muito mais complicado do que o do poliéster poliol.

(4) É difícil controlar as condições do processo no processo de reação de poliéter polióis.

⤠Na produção de poliéter polióis, os requisitos para o equipamento de produção são maiores e, ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção para tomar certas medidas de proteção no processo de produção.

Comparação Diferencial de Processos

1. Secagem

Como sabemos, o poliuretano é um polímero polar e absorve lentamente a umidade quando exposto ao ar. Com pelotas de TPU absorventes de umidade, moldagem de processamento de fusão, vaporização de água na temperatura de processamento, fazendo com que a superfície do produto não seja lisa, as bolhas internas, as propriedades físicas são reduzidas, portanto, para garantir o desempenho do produto e evitar bolhas causadas por a vaporização da água durante o processamento do fundido, antes do processamento do TPU, geralmente precisa secar os pellets.

Analisamos na comparação anterior da estabilidade hidrolítica do éster e do éter do TPU, porque o poliéster é suscetível a moléculas de água e fratura, e a hidrólise do ácido gerado pode catalisar a hidrólise adicional do poliéster, geralmente, nas mesmas condições, poliéster O teor de água do TPU do que o TPU de poliéter é muito maior, portanto, no processo de secagem, para ter cuidado especial com o TPU de poliéster, preste atenção à sua secagem completa e controle rigorosamente as condições de secagem. As condições de secagem devem ser rigorosamente controladas,

2. Estágio de pressurização

Derretimento de polímero na moldagem por injeção, seja na fase de pré-moldagem ou na fase de injeção, o fundido deve ser submetido à pressão estática interna e à pressão dinâmica externa da ação conjunta. Estágio de pressão de retenção, o polímero fundido será submetido a alta pressão, sob esta pressão, o volume livre entre os segmentos da cadeia molecular a ser comprimido, devido à redução do volume livre entre a cadeia molecular, a proximidade de grandes segmentos da cadeia molecular, então que as forças intermoleculares para fortalecer o desempenho do aumento da viscosidade, além disso, devido à energia de coesão da ligação éter TPU é menor, as barreiras rotacionais da ligação são pequenas, o que resulta no aumento da cadeia molecular dos segmentos de cadeia compacta de o papel de quanto menor, então a compressão, o deslocamento relativo da cadeia molecular é maior, então o desempenho da viscosidade pode mudar em uma ampla faixa. Além disso, devido à cadeia molecular do poliéter TPU em comparação com o poliéster TPU é muito mais suave, então sua deformação permanente é mais difícil de formar, portanto, no processo de processamento de poliéter TPU para manter a pressão, em comparação com o poliéster TPU, o poliéter TPU para controlar um tempo mais longo tempo de espera.

3. Tempo de processamento

Como em geral, o peso molecular aumenta de modo que o alongamento do segmento da cadeia molecular, quanto mais lento o centro de gravidade da cadeia molecular, mais lento o deslocamento relativo entre o segmento da cadeia compensa mais oportunidades, a flexibilidade molecular da cadeia longa aumenta , o aumento dos pontos de emaranhamento, a cadeia das dificuldades de dissociação e deslizamento, de modo que a resistência do processo de fluxo aumenta, e a necessidade de tempo e energia aumenta, mostrando a viscosidade da sensibilidade ao cisalhamento. Normalmente o TPU de poliéster é maior que a massa molecular do TPU de poliéter, portanto o tempo necessário para seu processamento e moldagem será maior.

4. Temperatura de processamento

Como resultado do TPU de poliéster, como regra, em comparação com o TPU de poliéter, a distribuição da massa molecular é mais ampla, portanto sua temperatura de processamento é mais alta. Como a ligação nitrogênio-oxigênio do poliéter TPU é mais fácil de quebrar, ele precisa de uma temperatura relativamente baixa para realizar seu processamento.

5. Pressão

Como o TPU de poliéster tem uma grande energia de coesão molecular, a ligação nitrogênio-oxigênio em sua estrutura molecular também é difícil de quebrar, portanto seu processamento requer alta temperatura e pressão para quebrar a ligação molecular.

6. Resfriamento

Como o TPU de poliéster tem grande atrito interno e grande coesão molecular, é difícil resfriá-lo mesmo que retorne ao seu estado normal, por isso precisa de um tempo de resfriamento mais longo.

7. fluidez

Devido ao poliéter TPU a energia de coesão da ligação éter é menor, as barreiras rotacionais da ligação são menores, com o aumento da massa molecular relativa do poliéter, a cadeia é mais flexível, sua cadeia molecular tem um alto grau de flexibilidade, por isso apresenta boa mobilidade, enquanto o TPU de poliéster é um pouco inferior.

Xiamen LFT Composto Plástico Co., Ltd.

Xiamen LFT Composite Plastic Co., LTD foi fundada em 2009, é uma marca fornecedora global de materiais termoplásticos reforçados com fibra longa que integra pesquisa e desenvolvimento de produtos, pesquisa e desenvolvimento, produção e marketing de venda. Nossos produtos LFT passaram pela certificação do sistema ISO9001 e 16949 e obtiveram muitas marcas e patentes nacionais, cobrindo as áreas automotiva, peças militares e armas de fogo, aeroespacial, novas energias, equipamentos médicos, energia eólica, equipamentos esportivos, etc.